Java位运算在程序设计中的使用:位掩码(BitMask)
在Java中,位运算符有很多,例如与(&)、非(~)、或(|)、异或(^)、移位(<<和>>)等。这些运算符在日常编码中很少会用到。 在下面的一个例子中,会用到位掩码(BitMask),其中包含大量的位运算。不只是在Java中,其他编写语言中也是可以使用的。 例如,在一个系统中,用户一般有查询(Select)、新增(Insert)、修改(Update)、删除(Selete)四种权限,四种权限有多种组合方式,也就是有16中不同的权限状态(2的4次方)。 一般情况下会想到用四个boolean类型变量来保存: Permission.java public class Permission { // 是否允许查询 private boolean allowSelect; // 是否允许新增 private boolean allowInsert; // 是否允许删除 private boolean allowDelete; // 是否允许更新 private boolean allowUpdate; public boolean isAllowSelect() { return allowSelect; } public void setAllowSelect(boolean allowSelect) { this.allowSelect = allowSelect; } public boolean isAllowInsert() { return allowInsert; } public void setAllowInsert(boolean allowInsert) { this.allowInsert = allowInsert; } public boolean isAllowDelete() { return allowDelete; } public void setAllowDelete(boolean allowDelete) { this.allowDelete = allowDelete; } public boolean isAllowUpdate() { return allowUpdate; } public void setAllowUpdate(boolean allowUpdate) { this.allowUpdate = allowUpdate; } } 上面用四个boolean类型变量来保存每种权限状态。下面是另外一种方式,使用位掩码的话,用一个二进制数即可,每一位来表示一种权限,0表示无权限,1表示有权限。 NewPermission.java public class NewPermission { // 是否允许查询,二进制第1位,0表示否,1表示是 public static final int ALLOW_SELECT = 1 << 0; // 0001 // 是否允许新增,二进制第2位,0表示否,1表示是 public static final int ALLOW_INSERT = 1 << 1; // 0010 // 是否允许修改,二进制第3位,0表示否,1表示是 public static final int ALLOW_UPDATE = 1 << 2; // 0100 // 是否允许删除,二进制第4位,0表示否,1表示是 public static final int ALLOW_DELETE = 1 << 3; // 1000 // 存储目前的权限状态 private int flag; /** * 重新设置权限 */ public void setPermission(int permission) { flag = permission; } /** * 添加一项或多项权限 */ public void enable(int permission) { flag |= permission; } /** * 删除一项或多项权限 */ public void disable(int permission) { flag &= ~permission; } /** * 是否拥某些权限 */ public boolean isAllow(int permission) { return (flag & permission) == permission; } /** * 是否禁用了某些权限 */ public boolean isNotAllow(int permission) { return (flag & permission) == 0; } /** * 是否仅仅拥有某些权限 */ public boolean isOnlyAllow(int permission) { return flag == permission; } } NewPermission代码中,用四个常量表示了每个二进制位代码的权限项。 例如: ALLOW_SELECT = 1 << 0 转成二进制就是0001,二进制第一位表示Select权限, ALLOW_INSERT = 1 << 1 转成二进制就是0010,二进制第二位表示Insert权限 ...... private int flag存储了各种权限的启用和停用状态,相当于代替了Permission中的四个boolean类型的变量。 用flag的四个二进制位来表示四种权限的状态,每一位的0和1代表一项权限的启用和停用: flag 删除 修改 新增 查询 1(0001) 0 0 0 1 只允许查询(即等于ALLOW_SELECT) 2(0010) 0 0 1 0 只允许新增(即等于ALLOW_INSERT) 4(0100) 0 1 0 0 只允许修改(即等于ALLOW_UPDATE) 8(1000) 1 0 0 0 只允许删除(即等于ALLOW_DELETE) 3(0011) 0 0 1 1 只允许查询和新增 0 0 0 0 0 四项权限都不允许 15(1111) 1 1 1 1 四项权限都允许 ...等等,不一一列举。 使用位掩码的方式,只需要用一个大于或等于0且小于16的整数即可表示所有的16种权限的状态。 此外,还有很多设置权限和判断权限的方法,用到了很多位运算,例如 public void enable(int permission) { flag |= permission; // 相当于flag = flag | permission; } 这个方法是在现有的权限基础上添加一项或多项权限。 添加一项Update权限: permission.enable(NewPermission.ALLOW_UPDATE); 假设现有权限只有Select,也就是flag是0001。 执行以上代码: flag = 0001 | 0100,也就是0101,便拥有了Select和Update两项权限。 添加Insert、Update、Delete三项权限: permission.enable(NewPermission.ALLOW_INSERT | NewPermission.ALLOW_UPDATE | NewPermission.ALLOW_DELETE); NewPermission.ALLOW_INSERT | NewPermission.ALLOW_UPDATE | NewPermission.ALLOW_DELETE运算结果是1110。 假设现有权限只有Select,也就是flag是0001。 flag = 0001 | 1110,也就是1111,便拥有了这四项权限,相当于添加了三项权限。 上面的设置如果使用Permission类的话,就需要下面三行代码: permission.setAllowInsert(true); permission.setAllowUpdate(true); permission.setAllowDelete(true); 其他方法不再一一解释。 下面对比Permission和NewPermission两种方式: 1.设置仅允许Select和Insert权限 Permission permission.setAllowSelect(true); permission.setAllowInsert(true); permission.setAllowUpdate(false); permission.setAllowDelete(false); NewPermission permission.setPermission(NewPermission.ALLOW_SELECT | NewPermission.ALLOW_INSERT); 2.判断是否允许Select和Insert、Update权限 Permission if (permission.isAllowSelect() && permission.isAllowInsert() && permission.isAllowUpdate()) NewPermission if (permission. isAllow (NewPermission.ALLOW_SELECT | NewPermission.ALLOW_INSERT | NewPermission.ALLOW_UPDATE)) 3.判断是只否允许Select和Insert权限 Permission if (permission.isAllowSelect() && permission.isAllowInsert() && !permission.isAllowUpdate() && !permission.isAllowDelete()) NewPermission if (permission. isOnlyAllow (NewPermission.ALLOW_SELECT | NewPermission.ALLOW_INSERT)) 二者对比可以感受到MyPermission位掩码方式相对于Permission的优势,可以节省很多代码量,位运算是底层运算,效率也非常高,而且理解起来也很简单。 附: 在Java反射中,java.lang.reflect.Modifier是用来判断类、成员变量、方法等包含的修饰符。在Modifier的源代码中可以看到: public static final int PUBLIC = 0x00000001; public static final int PRIVATE = 0x00000002; public static final int PROTECTED = 0x00000004; public static final int STATIC = 0x00000008; public static final int FINAL = 0x00000010; public static final int SYNCHRONIZED = 0x00000020; // ...... public static boolean isProtected(int mod) { return (mod & PROTECTED) != 0; } public static boolean isStatic(int mod) { return (mod & STATIC) != 0; } 这里使用二进制位来表示是否有某个修饰符。 原文:https://blog.csdn.net/xiao__gui/article/details/11701893